JP2001347364A - Porous filter for molding molten metal - Google Patents

Porous filter for molding molten metal

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JP2001347364A
JP2001347364A JP2000213510A JP2000213510A JP2001347364A JP 2001347364 A JP2001347364 A JP 2001347364A JP 2000213510 A JP2000213510 A JP 2000213510A JP 2000213510 A JP2000213510 A JP 2000213510A JP 2001347364 A JP2001347364 A JP 2001347364A
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molten metal
filter
silica
casting
porous
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Japanese (ja)
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Masaaki Takeshita
昌章 竹下
Hiroki Komatsu
宏紀 小松
Sumihiko Kurita
澄彦 栗田
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Koransha Co Ltd
Original Assignee
Koransha Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous filter for filtering inclusions contained in the molten metal when molding the molten metal mainly consisting of iron, nickel and cobalt. SOLUTION: This porous filter for molding the molten metal which is formed of a sintered body of silica powder is suitable for the molten alloy mainly consisting of one kind, or two or more kinds of metals selected among iron, nickel and cobalt. The amount of the amorphous component in the silica component constituting the filter is >=80%. This filter is most suitable for the molten metal having the composition consisting of >=60% in total iron, nickel and cobalt.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は金属溶湯を鋳型へ流
し込み、溶湯を凝固させて鋳造体を得る鋳物工業分野に
係るものであって、詳しくは金属溶湯を鋳型へ流し込む
際に用いる金属溶湯鋳造用多孔質フィルターに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of casting industry in which molten metal is poured into a mold and the molten metal is solidified to obtain a casting. The present invention relates to a porous filter for use.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から鋳物工業においては、各種金属
溶湯を鋳型へ流し込み、これを凝固させて形状物を得る
方法が用いられている。本法は複雑形状を有する製品を
容易に得られるという大きな利点を有する。一般的に
は、まず鋳造用金属材料を高温で溶融し金属溶湯とす
る。鋳型は砂型を用い、鋳型へ注湯するための湯口およ
び湯道が設けられる。金属溶湯中には鋳物の性能に悪影
響を与える介在物(スラグ等)が含まれているため、こ
れを溶湯が鋳型へ入る前に除去する必要がある。この溶
湯中の介在物の除去には、耐熱性を有する多孔質セラミ
ックフィルターが用いられる。多孔質セラミックフィル
ターは、鋳造用鋳型に付随する湯口底、あるいは湯道に
設置される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the foundry industry, a method has been used in which various molten metals are poured into a mold and solidified to obtain a shape. This method has a great advantage that products having complicated shapes can be easily obtained. Generally, first, a casting metal material is melted at a high temperature to obtain a molten metal. The mold is a sand mold, and is provided with a gate and a runner for pouring the mold. Since the molten metal contains inclusions (slag, etc.) that adversely affect the performance of the casting, it is necessary to remove these before the molten metal enters the mold. A porous ceramic filter having heat resistance is used for removing inclusions in the molten metal. The porous ceramic filter is installed at the bottom of the gate or the runner attached to the casting mold.

【0003】金属溶湯鋳造用フィルターの第一の機能
は、溶湯中のスラグ等の介在物を捕捉して、鋳造体への
混入を防止することにある。このため、金属溶湯の種類
によって、最適な空隙を有するフィルターを選択するこ
とが必要である。さらにフィルターの第二の機能とし
て、金属溶湯の流れを整流する役目がある。金属溶湯が
直接湯口から湯道に流れ込むと、溶湯の流れが乱流であ
るため、湯道を形成する砂型の一部を削り取り、砂が溶
湯の中に紛れ込み、鋳型へ流入し鋳造体の欠陥となる。
従って、フィルターを湯口底あるいは湯道に設置するこ
とで乱流状態の溶湯が整流化され、砂型の削り現象を防
止することができる。なお、フィルターは1回の注湯作
業が終了すると、介在物、凝固金属によって殆んど目詰
まりを起こすため、廃棄するのが一般的な使用方法であ
る。
[0003] The first function of the filter for casting molten metal is to trap inclusions such as slag in the molten metal and prevent the inclusion in the casting. For this reason, it is necessary to select a filter having an optimum gap depending on the type of the molten metal. Further, the second function of the filter is to rectify the flow of the molten metal. When the molten metal flows directly from the gate into the runner, the flow of the molten metal is turbulent. It becomes a defect.
Therefore, the turbulent molten metal is rectified by installing the filter at the bottom of the gate or on the runner, so that the sand mold shaving phenomenon can be prevented. It should be noted that the filter is almost completely clogged with inclusions and solidified metal after one pouring operation, and is generally discarded.

【0004】フィルター特許では、特開昭52−771
14号にはポリウレタンフォームを用いたセラミックフ
ォームの製造法が記載されている。また、特開昭55−
111817号には溶融金属用濾過材としてのセラミッ
ク多孔体が記載されている。さらに製造法およびセラミ
ック材として特開昭63−265880号には連通気孔
を有する多孔質焼結体の製造方法が記載されており、溶
融金属フィルター用の材料としてアルミナ、ジルコニ
ア、ジルコン、コーデェライト、ムライト、シリカ、チ
タン酸アルミ等が素材として挙げられている。
[0004] A filter patent is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 14 describes a method for producing a ceramic foam using a polyurethane foam. Also, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 111817 describes a ceramic porous body as a filter material for molten metal. Further, as a production method and a ceramic material, JP-A-63-265880 describes a method for producing a porous sintered body having continuous pores, and as a material for a molten metal filter, alumina, zirconia, zircon, cordierite, Mullite, silica, aluminum titanate and the like are mentioned as materials.

【0005】現在、各種のセラミックフィルターが研究
開発され、すでに市販されている。代表的なフィルター
素材は、アルミナ、ジルコニア、コーデェライト、炭化
珪素−ガラス、グラファイトである。フィルター材料の
選択基準は、金属溶湯の種類によって概ね決定される。
例えば低融点のアルミニウム溶湯、アルミ合金溶湯の場
合は、グラファイト、アルミナ、コーデェライトが使用
されている。
At present, various ceramic filters have been researched and developed, and are already commercially available. Typical filter materials are alumina, zirconia, cordierite, silicon carbide-glass, and graphite. The criteria for selecting the filter material are generally determined by the type of the molten metal.
For example, graphite, alumina, and cordierite are used in the case of low melting point molten aluminum and aluminum alloy.

【0006】一方、溶融温度が高い鉄、ニッケル、コバ
ルトを主成分とする金属溶湯用にはジルコニアフィルタ
ー、コーデェライトフィルターが使用されている。ジル
コニアはこれらの金属成分を含む溶融金属およびスラグ
等に対して優れた耐食性を有する。しかしジルコニア製
フィルターは、耐食性に優れるものの、熱膨張係数が約
10×10−6/℃と他のフィルター材料に比べて非常
に高い。このため単に緻密な骨格を持つ多孔体を製造し
ても、その高い線熱膨張係数により高温の溶湯と接触す
ると、強烈な熱応力が発生し、多孔体構造が破壊してし
まう。そこでこの対策として多孔体の骨格を構成する粒
子径を粗くする等が施されているが、粒子が粗い分だけ
多孔体の機械的強度が低く焼結性も低下するため、16
00℃以上の高温度焼結を必要とする。このため製造コ
ストがコーデェライト等に比べ非常に高価であるが、ジ
ルコニアに勝る材料がないために使用されているのが現
状である。しかしながら、線熱膨張係数が非常に大きな
ジルコニアフィルターは、作業条件によっては多孔体の
骨格の一部に熱衝撃によりクラックが発生し、鋳造体へ
混入するという根本的な問題を抱えている。
On the other hand, a zirconia filter and a cordierite filter are used for a molten metal mainly composed of iron, nickel, and cobalt having a high melting temperature. Zirconia has excellent corrosion resistance to molten metal and slag containing these metal components. However, the filter made of zirconia is excellent in corrosion resistance, but has a coefficient of thermal expansion of about 10 × 10 −6 / ° C., which is much higher than other filter materials. For this reason, even if a porous body having only a dense skeleton is manufactured, when it comes into contact with a high-temperature molten metal due to its high linear thermal expansion coefficient, intense thermal stress is generated, and the porous body structure is destroyed. Therefore, as a countermeasure, the particle diameter constituting the skeleton of the porous body is made coarse, etc. However, since the mechanical strength of the porous body is low and the sinterability is reduced by the amount of the coarse particles, the sinterability is reduced.
Requires high temperature sintering of 00 ° C or higher. For this reason, the production cost is much higher than cordierite or the like, but at present, it is used because there is no material superior to zirconia. However, a zirconia filter having a very large coefficient of linear thermal expansion has a fundamental problem that cracks occur in a part of the skeleton of the porous body due to thermal shock depending on the working conditions and the cracks are mixed into the casting.

【0007】なおコーデェライトフィルターは、コーデ
ェライトの線熱膨張係数が比較的低いために、ある程度
の耐熱衝撃性を有する。しかし鉄、ニッケル、コバルト
を主成分とする高融点の溶湯では、耐熱衝撃性能だけで
なく、高温変形性、高温強度、耐食性が必要となるが、
コーデェライトの場合は、低強度かつ耐食性に問題があ
り、ジルコニアフィルターよりも性能的に劣る場合が多
い。
[0007] Cordierite filters have a certain degree of thermal shock resistance because cordierite has a relatively low coefficient of linear thermal expansion. However, a high melting point molten metal mainly composed of iron, nickel, and cobalt requires not only thermal shock resistance but also high-temperature deformability, high-temperature strength, and corrosion resistance.
In the case of cordierite, there are problems with low strength and corrosion resistance, and in many cases, performance is inferior to zirconia filters.

【0008】更に、ジルコニアをはじめとする市販のセ
ラミックフィルターは、溶湯と接した直後、溶湯の一部
が一時的に凝固し、フィルターが瞬間的な目詰まりを起
こす。この目詰まりは、溶湯の総熱量がフィルターに比
べて膨大であるため、時間が経過するとフィルター全体
が暖まり、凝固金属も再溶融する。しかし、再溶融する
間、フィルターには高比重の溶湯による高圧力がかかる
ため、フィルターを構成する多孔質セラミック骨格の一
部が破損しやすいという問題を有する。高圧力の状態で
フィルターの目詰まりが解消すると、溶湯はフィルター
を一気に通過し始める。このことは本来の目的である溶
湯の乱流を整流するという観点において好ましくなく、
実際問題として砂型が削られて鋳型へ混入することがあ
る。このように溶融温度が高い溶融金属、とくに鉄、ニ
ッケル、コバルトを主成分とする溶融金属に対して優れ
た耐食性と耐熱衝撃性、初期凝固が生じにくいセラミッ
ク多孔質フィルターは実用化されていないのが現状であ
る。
Further, in a commercially available ceramic filter such as zirconia, a portion of the molten metal is temporarily solidified immediately after coming into contact with the molten metal, causing instantaneous clogging of the filter. The clogging is such that the total amount of heat of the molten metal is enormous compared to that of the filter, so that over time, the entire filter warms and the solidified metal is re-melted. However, during re-melting, a high pressure is applied to the filter by the molten metal having a high specific gravity, so that there is a problem that a part of the porous ceramic skeleton constituting the filter is easily damaged. When the filter is no longer clogged under high pressure, the molten metal starts passing through the filter at once. This is not desirable from the viewpoint of rectifying the turbulence of the molten metal, which is the original purpose,
As a practical matter, the sand mold may be shaved and mixed into the mold. No ceramic porous filter has been put into practical use that has excellent corrosion resistance and thermal shock resistance against molten metals with high melting temperatures, especially iron, nickel, and cobalt-based molten metals, and hardly causes initial solidification. Is the current situation.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであって、鉄、コバルト、ニッケル
を主成分とする金属溶湯による鋳造工程において、耐熱
衝撃性、耐食性に優れ、溶湯濾過初期時の溶湯の瞬間的
な目詰まりがほとんどなく、高効率かつ高信頼性の金属
溶湯用多孔質フィルターを提供せんことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has excellent heat shock resistance and corrosion resistance in a casting process using a molten metal containing iron, cobalt, and nickel as main components. It is an object of the present invention to provide a highly efficient and highly reliable porous filter for molten metal, which has almost no instantaneous clogging of the molten metal at the beginning of molten metal filtration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は上記問題点に
関して鋭意研究を行った結果、次の(1)〜(2)の手
段を採用することによって実用可能な金属溶湯用多孔質
フィルターを提供できることを見いだした。即ち、 (1)シリカ粉末の焼結体からなる金属溶湯鋳造用多孔
質フィルターであって、該金属溶湯が鉄、ニッケル、コ
バルトの中から選択された一種あるいは二種以上の金属
を主成分とする合金溶湯で、かつ該シリカ成分の中の非
晶質成分の量が80%以上からなることを特徴とする金
属溶湯用フィルター。 (2)上記金属溶湯の中の鉄、ニッケル、コバルトの総
和が60%以上であることを特徴とする上記(1)に記
載の金属溶湯用フィルター。
The inventor of the present invention has made intensive studies on the above problems, and as a result, a porous filter for molten metal which can be used practically by employing the following means (1) and (2). We found that we could provide. (1) A porous filter for casting a molten metal made of a sintered body of silica powder, wherein the molten metal contains one or more metals selected from iron, nickel and cobalt as main components. A filter for a molten metal, comprising: a molten alloy having an amorphous component in the silica component of 80% or more. (2) The filter for molten metal according to (1), wherein the total of iron, nickel, and cobalt in the molten metal is 60% or more.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の金属溶湯用多孔質フィル
ターは、シリカ粉末の焼結体から成る。シリカは結晶学
的には石英、クリストバライト、トリジマイト、非晶質
(シリカガラス)に分類できる。このうち、非晶質シリ
カが最も線熱膨張係数が低く、さらに他の酸化物、非酸
化物セラミックと比較しても線熱膨張係数が小さく、耐
熱衝撃性の観点では1000℃以上の温度差に晒される
溶湯用フィルターには最適な材料である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The porous filter for molten metal of the present invention comprises a sintered body of silica powder. Silica can be crystallographically classified into quartz, cristobalite, tridymite, and amorphous (silica glass). Among them, amorphous silica has the lowest linear thermal expansion coefficient, and has a smaller linear thermal expansion coefficient than other oxide and non-oxide ceramics, and a temperature difference of 1000 ° C. or more from the viewpoint of thermal shock resistance. It is the most suitable material for the filter for molten metal exposed to water.

【0012】本発明のシリカ粉末の焼結体は、シリカ成
分の中の非晶質成分の量が80%以上であることが好ま
しい。非晶質成分の量が80%未満、つまり結晶質シリ
カ成分が20%以上に増加すると、フィルターの耐熱衝
撃性が急激に低下する。ここでいう結晶質シリカ成分は
上記の石英、クリストバライト、トリジマイトを指す
が、特にクリストバライトの線熱膨張係数が高く、クリ
ストバライト結晶がシリカ焼結体中に概ね20%を越え
る量が含有されると、耐熱衝撃性が低下し、多孔体を形
成する骨格の一部にクラックが発生しやすくなる。結晶
質シリカの種類によって線熱膨張係数が異なるが、本発
明のフィルターでは線熱膨張係数で概ね3.5×10
−6/℃以下であることが望ましい。非晶質シリカ量は
フィルター素材の一部を取り出し、粉砕後、粉末X線回
折法により結晶質シリカ量を定量し、全量100%から
結晶量%を差し引いて計算する。測定誤差を考慮して結
晶量の測定は3回行い、その平均値を結晶量とする。計
算法は内部標準法が好ましいが、外部標準法も適宜使用
可能である。線熱膨張係数は一般的な手法で測定し、常
温〜800℃までの線熱膨張係数を算出する。
In the sintered body of the silica powder of the present invention, the amount of the amorphous component in the silica component is preferably 80% or more. When the amount of the amorphous component is less than 80%, that is, when the amount of the crystalline silica component is increased to 20% or more, the thermal shock resistance of the filter rapidly decreases. The crystalline silica component here refers to the above-mentioned quartz, cristobalite, and tridymite. In particular, the linear thermal expansion coefficient of cristobalite is high, and when the cristobalite crystal is contained in an amount exceeding approximately 20% in the silica sintered body, The thermal shock resistance is reduced, and cracks tend to occur in a part of the skeleton forming the porous body. Although the coefficient of linear thermal expansion varies depending on the type of crystalline silica, the filter of the present invention generally has a coefficient of linear thermal expansion of about 3.5 × 10
It is desirable that the temperature be lower than −6 / ° C. The amount of amorphous silica is calculated by extracting a part of the filter material, pulverizing the material, quantifying the amount of crystalline silica by powder X-ray diffraction, and subtracting the amount of crystal from 100% of the total amount. The crystal amount is measured three times in consideration of the measurement error, and the average value is defined as the crystal amount. The calculation method is preferably an internal standard method, but an external standard method can also be used as appropriate. The linear thermal expansion coefficient is measured by a general method, and the linear thermal expansion coefficient from room temperature to 800 ° C. is calculated.

【0013】このように非晶質シリカ量を制御すること
で鉄、ニッケル、コバルトの中から選択された一種ある
いは二種以上の金属成分からなる合金溶湯の濾過におい
ては、シリカ成分の中の非晶質成分の量が80%以上で
あれば、フィルターを構成する多孔質体の骨格にクラッ
ク発生がなく、セラミック小片の鋳造体への混入が生じ
ない。
[0013] By controlling the amount of amorphous silica in this way, in the filtration of a molten alloy composed of one or more metal components selected from iron, nickel and cobalt, non-metal components in the silica component can be filtered. When the amount of the crystalline component is 80% or more, no crack is generated in the skeleton of the porous body constituting the filter, and no small ceramic pieces are mixed into the cast body.

【0014】さらに、鋳型と湯口の間に設置されている
フィルターの材質が市販のコーデェライト、ムライト、
アルミナ、ジルコニアあるいはこれらの複合体から成る
場合、上述したように溶湯が注湯直後に一時的な凝固現
象を生じ、時間の経過後にフィルターを一気に通過する
現象がある。これはフィルター素材の表層部と溶湯との
反応が吸熱であるためと考えられる。
Furthermore, the material of the filter installed between the mold and the gate is made of commercially available cordierite, mullite,
When it is made of alumina, zirconia or a composite thereof, as described above, there is a phenomenon that the molten metal causes a temporary solidification phenomenon immediately after pouring, and passes through the filter at a stretch after a lapse of time. This is probably because the reaction between the surface layer of the filter material and the molten metal is endothermic.

【0015】一方、本発明のシリカ粉末の焼結体では、
この溶湯の注湯初期の凝固が生じにくいという特徴を有
する。すなわち、例えば溶融鉄との反応を一例にとる
と、次式の化学反応式で表される。 SiO+2Fe+(O)=Si+Fe この反応はシリカと鉄および共存する酸素によって生じ
るもので、発熱を伴う。つまり溶融鉄がシリカと接する
と発熱するため、溶湯が吸熱されないために、初期の凝
固現象が生じにくいものと考えられる。ニッケル、コバ
ルトでも同様の反応系が考えられる。すなわち、本発明
のシリカ粉末の焼結体から成る溶湯鋳造用多孔質フィル
ターは、フィルターをシリカ質の焼結体とすることで注
湯初期時の溶湯の凝固を防止することが可能である。
On the other hand, in the sintered body of the silica powder of the present invention,
It has a feature that solidification of the molten metal in the initial stage of pouring is unlikely to occur. That is, for example, the reaction with molten iron is represented by the following chemical reaction formula. SiO 2 + 2Fe + (O) = Si + Fe 2 O 3 This reaction is caused by silica, iron and coexisting oxygen, and is accompanied by heat generation. In other words, it is considered that since the molten iron generates heat when it comes into contact with the silica, the molten metal does not absorb heat, so that the initial solidification phenomenon hardly occurs. A similar reaction system can be considered for nickel and cobalt. That is, the porous filter for molten metal casting comprising the sintered body of the silica powder of the present invention can prevent solidification of the molten metal at the beginning of pouring by using a filter made of a silica-based sintered body.

【0016】同時にシリカ質の焼結体の結晶成分の内、
非晶質シリカ分を80%以上とすることで、とくに鉄、
ニッケル、コバルトの中から選択された一種あるいは二
種以上の金属を主成分とする合金から成る金属溶湯の濾
過時のクラック防止、セラミック小片の混入防止も達成
できる。この2つの構成要因が本発明の最大の特徴であ
る。とりわけ、鉄、ニッケル、コバルト、の総和が多い
合金組成ほど、本発明のシリカ質の焼結体の効果が発揮
され、好ましくは鉄、ニッケル、コバルトの中から選択
された一種あるいは二種以上の金属成分が60%以上の
合金組成の溶湯であれば、更にフィルター性能が向上す
る。
At the same time, of the crystal components of the siliceous sintered body,
By setting the amorphous silica content to 80% or more, especially iron,
It is also possible to achieve prevention of cracks during filtration of a molten metal composed of an alloy containing one or more metals selected from nickel and cobalt as main components, and prevention of mixing of small ceramic pieces. These two components are the most important features of the present invention. In particular, the effect of the siliceous sintered body of the present invention is exerted more in an alloy composition having a larger total of iron, nickel, and cobalt, and is preferably one, two, or more selected from iron, nickel, and cobalt. If the metal component is a molten metal having an alloy composition of 60% or more, the filter performance is further improved.

【0017】本発明のフィルターは、通常の多孔質セラ
ミックを成形、焼成する手段によって製造可能である。
例えば、ウレタンフォームにシリカ粉末スラリーを付着
させ、焼成することで多孔質体を得る、いわゆるウレタ
ンフォーム法、あるいは有機バインダーを含む高粘性の
ペーストを細く押し出し、これを幾何学的な動きで空隙
を持つように積層する方法、さらにはシリカ粉末と有機
バインダーを混練後、真空押し出し機にてハニカム状に
押し出し後、焼成するハニカム製造法、中子を用いた鋳
込み成形法等である。なお、本発明はシリカ粉末を焼結
して得られた金属溶湯用フィルターであって、該フィル
ターの成形および焼成法によって制限を受けるものでは
ない。いずれも焼結体中の非晶質シリカ量が80%以上
になるように原料を選定し、成形、焼成することが必要
である。
The filter of the present invention can be manufactured by means of molding and firing ordinary porous ceramics.
For example, a silica powder slurry is adhered to urethane foam, and a porous body is obtained by firing, or a so-called urethane foam method, or a highly viscous paste containing an organic binder is thinly extruded, and this is voided by a geometric movement. Examples of the method include a method of laminating so as to have, a method of manufacturing a honeycomb in which silica powder and an organic binder are kneaded, extruded into a honeycomb shape by a vacuum extruder, and fired, and a casting method using a core. The present invention is a filter for molten metal obtained by sintering silica powder, and is not limited by a method of forming and firing the filter. In any case, it is necessary to select a raw material so that the amount of amorphous silica in the sintered body is 80% or more, and to form and fire it.

【0018】得られたシリカ粉末から成る焼結体は、3
次元骨格を有するもの、ハニカム形状を有するものであ
っても、その構造は緻密体、あるいは閉気孔を有する焼
成体だけでなく、粗大粒子と微細粒子が融着したような
構造、あるいは骨格が多孔質構造であるものも含まれ
る。
The sintered body composed of the obtained silica powder is 3
Even if it has a three-dimensional skeleton or has a honeycomb shape, the structure is not only a dense body or a fired body having closed pores, but also a structure in which coarse particles and fine particles are fused, or a skeleton is porous. It also includes those that are quality structures.

【0019】[0019]

【実施例】(実施例1) 溶湯組成:ねずみ鋳鉄(FC300)注湯温度:145
0℃ シリカ粉末と水、有機バインダー、分散剤から成るスラ
リーを作製後、3次元の骨格を有する軟質ポリウレタン
フォーム(100×100×20mm厚み)にスラリー
を含浸し、120℃で乾燥後、600℃で有機質を焼却
した後、焼結させた。焼結条件を変えることで非晶質の
含有率が100、96、93、86、80、76、65
%である各種のシリカ質の焼結体を得た。なお、結晶質
シリカはクリストバライトであった。各焼結体の線熱膨
張係数は表1に示す。また比較のために、同法によるコ
ーデェライト製フィルター、ジルコニア製フィルターも
作製しフィルター性能を比較した。
EXAMPLES (Example 1) Melt composition: Gray cast iron (FC300) Pouring temperature: 145
After preparing a slurry composed of silica powder, water, an organic binder and a dispersant, the slurry is impregnated into a flexible polyurethane foam (100 × 100 × 20 mm thickness) having a three-dimensional skeleton, dried at 120 ° C., and then dried at 600 ° C. After incineration of the organic material by sintering, the mixture was sintered. By changing the sintering conditions, the amorphous content becomes 100, 96, 93, 86, 80, 76, 65.
% Of various types of siliceous sintered bodies were obtained. The crystalline silica was cristobalite. Table 1 shows the linear thermal expansion coefficient of each sintered body. For comparison, a cordierite filter and a zirconia filter were also prepared by the same method, and the filter performance was compared.

【0020】表1の非晶質%は重量割合を示す。線熱膨
張係数は常温〜800℃までの値である。また濾過性能
とは金属溶湯を注入作業後、鋳造体およびフィルターに
クラック、骨格の一部脱離などの有無を指す。初期凝固
とは注入後、溶湯が凝固停滞したおおよその時間(秒
数)を指す。表中の番号、1〜7までがシリカ粉末の焼
結体から成る溶湯鋳造用多孔質フィルター、番号8、9
が比較例である。
The percentage of amorphous in Table 1 indicates a weight ratio. The linear thermal expansion coefficient is a value from normal temperature to 800 ° C. The filtering performance refers to the presence or absence of cracks, partial detachment of the skeleton, and the like in the casting and the filter after the injection of the molten metal. The initial solidification refers to the approximate time (seconds) during which the molten metal solidifies and stagnates after injection. Numbers in the table, 1 to 7 are porous filters for molten metal casting made of a sintered body of silica powder;
Is a comparative example.

【0021】番号1のシリカ質の焼結体は、初期凝固性
は良好であったが、非晶質シリカ成分量が65%と低い
ため(クリストバライトが35%混在した組成)ため、
素材の線熱膨張係数が高くなり、濾過時にフィルター骨
格にクラックが発生し、その一部が破壊したために未濾
過状態の溶湯が鋳型へ注型された。鋳造体には溶湯中の
介在物が点在しており、鋳造体として使用困難な状況で
あった。
The siliceous sintered body of No. 1 had good initial solidification properties, but had a low amorphous silica content of 65% (composition containing 35% cristobalite).
The linear thermal expansion coefficient of the raw material increased, cracks occurred in the filter frame during filtration, and a part of the material was broken, so that the unfiltered molten metal was cast into a mold. Inclusions in the molten metal were scattered in the casting, and it was difficult to use the casting as a casting.

【0022】番号2のシリカ焼結体では、非晶質シリカ
量が76%と番号1よりも増加したため、耐クラック性
は向上したが、試験個数を増やして試験を行ったとこ
ろ、10回に1回程度の頻度でフィルター骨格の未架橋
部が破損し、小片となって鋳造体へ混入する現象が認め
られ、この鋳造体も内部欠陥によって使用困難であっ
た。
In the silica sintered body of No. 2, the crack resistance was improved because the amount of amorphous silica was 76%, which was larger than that of No. 1, but the number of tests was increased to 10 times. About one time, the uncrosslinked portion of the filter skeleton was broken, and a phenomenon was observed that the uncrosslinked portion was mixed into the casting as small pieces. This casting was also difficult to use due to internal defects.

【0023】本発明の範囲である番号3〜7では注湯試
験回数50回において、クラック発生あるいは小片の脱
離および鋳造体への混入が無く、かつ初期凝固時間も比
較例に対して非常に短時間であり、溶湯がスムーズに鋳
型へ注型された。なお、初期凝固測定には誤差があるた
め、本発明のシリカ焼結体から成るフィルターにおいて
は、ほとんど瞬間的に注湯が開始されるように見えた。
In Nos. 3 to 7, which are the scope of the present invention, there was no cracking, detachment of small pieces and incorporation into the cast at 50 times of pouring tests, and the initial solidification time was much higher than that of Comparative Example. It was a short time, and the molten metal was smoothly poured into the mold. In addition, since there was an error in the initial solidification measurement, it appeared that pouring started almost instantaneously in the filter made of the silica sintered body of the present invention.

【0024】一方、番号8のコーデェライトでは、濾過
性能的には10回に2回程度の頻度で小片の脱離および
鋳造体の混入が認められた。これはコーデェライトの線
熱膨張係数が本発明のシリカ焼結体に比べやや高いこ
と、かつ初期凝固現象による高圧力に多孔質フィルター
を構成する骨格が強度的に耐えられなかったためであ
る。
On the other hand, in cordierite No. 8, detachment of small pieces and mixing of castings were recognized about twice in 10 times in terms of filtration performance. This is because the coefficient of linear thermal expansion of cordierite is slightly higher than that of the silica sintered body of the present invention, and the skeleton constituting the porous filter cannot withstand the high pressure due to the initial solidification phenomenon in terms of strength.

【0025】番号9のジルコニアフィルターでは耐食性
は抜群に良いが、初期凝固時間が本発明のシリカ焼結体
に比べて概ね倍以上長く、15回に1回程度の頻度で砂
粒が鋳造体中に混入する現象と微小片の鋳造体への混入
が認められた。これはジルコニアフィルターの骨格強度
はコーデェライトに比べ高いが、初期凝固の後に起こる
高圧注湯により、砂型の一部が削り取られたものと考え
られる。このように本実施例で示すようにシリカ質の焼
結体から成る溶湯鋳造用多孔質フィルターの性能と信頼
性度は他の市販フィルターとは一線を画す優れたもので
ある。
The zirconia filter of No. 9 has excellent corrosion resistance, but the initial solidification time is about twice as long as that of the silica sintered body of the present invention, and the sand particles are frequently contained in the cast body about once every 15 times. The mixing phenomenon and the mixing of minute pieces into the casting were observed. This is thought to be due to the fact that the skeletal strength of the zirconia filter was higher than that of cordierite, but part of the sand mold was cut off by high-pressure pouring that occurred after the initial solidification. As described above, the performance and reliability of the porous filter for molten metal casting made of a siliceous sintered body as shown in the present embodiment are excellently different from other commercially available filters.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】(実施例2) 溶湯組成:SCH12(Fe−18Cr−8Ni) 実施例1と同様に鋳造試験を行った。本実施例でも番号
3〜6のフィルターにおいて注湯初期の凝固がほとんど
なく、また鋳造体へのセラミック小片および砂粒の混入
が全く見られず良好な結果を示した。
(Example 2) Melt composition: SCH12 (Fe-18Cr-8Ni) A casting test was conducted in the same manner as in Example 1. Also in this example, in the filters of Nos. 3 to 6, there was almost no solidification in the early stage of pouring, and no mixing of ceramic pieces and sand particles in the casting was observed at all, showing good results.

【0028】(実施例3) 溶湯組成:SCH22(Fe−20Ni−25Cr)(Example 3) Melt composition: SCH22 (Fe-20Ni-25Cr)

【0029】(実施例4) 溶湯組成:SKH5(Fe−4Cr−20W−1.3V
−16.5Co)
Example 4 Melt composition: SKH5 (Fe-4Cr-20W-1.3V)
-16.5Co)

【0030】(実施例5) 溶湯組成:Fe−13Cr−0.2C(Example 5) Melt composition: Fe-13Cr-0.2C

【0031】実施例3〜5に示す溶湯組成においても実
施例1の溶湯組成と同様に本発明の範囲である番号3〜
7のシリカ質の焼結体から成る溶湯鋳造用多孔質フィル
ターは、初期凝固時間が平均1秒未満と極めて短く、コ
ーデェライト、ジルコニア製溶湯鋳造用多孔質フィルタ
ーは、何れも2秒から3秒要した。
The molten metal compositions shown in Examples 3 to 5 are also the same as the molten metal composition of Example 1 and have the number 3 to 4 which are within the scope of the present invention.
7 is an extremely short initial solidification time of less than 1 second on average, and the cordierite and zirconia porous filters for molten casting are both 2 to 3 seconds. Cost me.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の溶湯用多孔質フィルターは次の
ような利点を有する。 1) 注型時の初期凝固現象を短縮でき、かつ溶湯濾過
性能に優れる。 2) フィルターの破損による鋳造体への混入を防止で
きる。 3) 高品質かつ高歩留まりで鋳造製品が得られる。
The porous filter for molten metal of the present invention has the following advantages. 1) The initial solidification phenomenon at the time of casting can be shortened, and the molten metal filtration performance is excellent. 2) It is possible to prevent contamination of the casting due to breakage of the filter. 3) Cast products can be obtained with high quality and high yield.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D019 AA03 BA05 BA06 BB06 BD01 CB04 CB06 4E014 NA08 4G030 AA37 BA25 GA09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D019 AA03 BA05 BA06 BB06 BD01 CB04 CB06 4E014 NA08 4G030 AA37 BA25 GA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリカ粉末の焼結体からなる金属溶湯鋳
造用多孔質フィルターであって、該金属溶湯が鉄、ニッ
ケル、コバルトの中から選択された一種あるいは二種以
上の金属を主成分とする合金溶湯で、かつ該シリカ成分
の中の非晶質成分の量が80%以上からなることを特徴
とする金属溶湯用フィルター。
1. A porous filter for casting molten metal comprising a sintered body of silica powder, wherein the molten metal contains one or more metals selected from iron, nickel and cobalt as main components. A filter for a molten metal, comprising: a molten alloy having an amorphous component in the silica component of 80% or more.
【請求項2】 上記金属溶湯の中の鉄、ニッケル、コバ
ルトの総和が60%以上であることを特徴とする請求項
1に記載の金属溶湯用フィルター。
2. The filter for molten metal according to claim 1, wherein the total of iron, nickel and cobalt in the molten metal is 60% or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003106028A1 (en) * 2002-06-01 2003-12-24 日立金属株式会社 Ceramic honeycomb structure, process for producing the same and coat material for use in the production

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